火山岩绝缘浇铸母线

毛德海

（北京铸安精电科技有限公司，北京 朝阳100023）

在电力系统中，母线将配电装置中各个载流分支回路连接在一起，承担汇集、分配和传送电能重要作用。母线按外形结构可分为：硬母线（包括矩形、槽型、管型母线）、软母线（包括铜、铝绞线等）、封闭母线（包括共箱、密集母线等）、浇铸母线。火山岩是经过1200 ℃高温焙烧的天然无机料，科学提炼研磨加工后，与添加剂搅拌成粥状浇铸料；将铜或铝母排按照技术要求在模具内排列好，倒入浇铸料并常温固化后形成火山岩浇铸绝缘母线。

火山岩绝缘浇铸母线构成：99.9%电解铜+火山岩颗粒+环氧树脂（少量）+固化剂（少量）等，常温4 h固化。

本文介绍以火山岩作为主要材料的浇铸母线-火山岩绝缘浇铸母线。在我国的实际应用中，也取得了优良的运行业绩，完全弥补了传统母线和电缆在运行时的各种缺憾。同时，以我们对此母线的理解，在民用配电应用领域，将会有更加显著的安全运行前景和节能环保效果。使民用配电系统提升到一个新高度，实现配电免维护运行。

1 材料性能分析

火山岩为天然无机料，具备环保特性。经过研磨颗粒、分离金属，与环氧树脂和固化剂搅拌后成为复合浇铸材料进行浇铸。具有绝缘、环保特性（从生产到运行，不产生有害垃圾或气体）不自燃、不助燃、自熄性。

火山岩颗粒与少量环氧树脂固化后，呈丝网状黏结结构，透气并富有弹性，可吸收浇铸层与铜铝排热膨胀系数差异，长年在任何气候条件下运行，其整体性完好如初，不会产生裂缝；浇铸层网状结构形成无数微孔，具有天然烟囱效应，将导体运行产生的热量迅速导出，节能降损性能优越。

火山岩稳定性强，防水、防污染性能优越，在石化企业、高盐雾地区（海港、造船厂、海滨城市）或在水（海水）下长期安全运行。

火山岩天然绝缘性能和复合材料抗外力能力优于同类火山岩绝缘浇铸母线。

2 火山岩绝缘浇铸母线和配件及敷设环境

火山岩绝缘浇铸母线接头工艺多种接头均采用压接紧固+浇铸紧固双重固锁，如图1所示，浇铸料固化后，固定了压接螺丝（母），使其永不松动，保证接头的长期牢固。也是永久免维护的根本所在。

图1 火山岩绝缘浇铸母线接头工艺

火山岩绝缘浇铸母线有直接头组件、转角接头组件、T 接头组件（T 接头）、变容组件（不同载流量导体对接）、换相组件、出牙组件（与电缆对接）、插接电源箱。根据现场敷设环境量身定制。

敷设环境简单，安装方便，转弯半径为0；在任何环境中均可敷设；可与各种市政管线（水、暖、污等）并行交叉敷设，无安装距离要求；配电室占用空间面积大大降低，无须建造夹层，地面或悬吊敷设均可（如图2 所示）；室内外敷设无特殊要求。环保浇铸层与土壤接触会降解，故不能直埋敷设。

图2 中压火山岩绝缘浇铸母线室内悬吊式敷设方式

3 浇铸母线与传统母线、电缆性能对比

从表1以看出，火山岩浇铸母线与密集母线和电缆相比在各项技术性能指标中，均占有优势，从长期运行成本上比较，更为显著。以下分别介绍10 kV和1 kV火山岩绝缘浇铸母线。

表1 火山岩浇铸母线与密集母线和电缆相比在各项技术性能指标

3.1 10 kV火山岩绝缘浇铸母线主要技术指标认证

中压火山岩绝缘浇铸母线符合IEC 60694、IEC 62271-200、IEC 62271-201、IEC 62271-202、IEEE C37.23之规定。

体积小、安装容易，不会排放有毒气体。

铜导体成分99.9%，导电率98%IACS以上。

压降值低、耐短路电流值高，20%过载2 h。

火山岩绝缘浇铸母线防护等级依据IEC 60529达IP68，且耐撞击达IK10最高等级。

穿墙防火阻隔等级符合IEC 60332-3 达S120，符合NBN 713-020 Add.3。

垂直管道间防火阻隔符合IEC 60332-3。

防爆认证符合EN50028编号：EEx mⅡ。

具有优良绝缘及散热特性。在平均调温35 ℃，日最高温40 ℃时，其内部导体及接续处之额定电流温升低于50 K。

具低电磁干扰特性。

绝缘材料等级CLASS B 180 ℃。

火山岩绝缘浇铸母线优良实绩已超过40 年以上，且火山岩绝缘浇铸母线经公证试验机构耐老化试验可达60年以上仍可安全运转。

永久免维护保养。

火山岩绝缘浇铸母线具CE及UL认证。

3.1.1 火山岩绝缘浇铸母线描述

10 kV 浇铸母线专为3.6～24 kV 电力系统开发火山岩浇铸母线，具有安全与节省空间等特点，其设计采用绝缘材料对铜导体直接进行模铸密封，该绝缘材料主要为火山岩等无机矿物质，具有良好的绝缘特性及耐机械强度性能、防潮、不易燃烧与具自熄性。

3.1.2 使用条件

10 kV浇铸母线系统是由直线元件、弯头元件、T 接元件、盘接头元件、伸缩元件等组成，经专用接头（junction unit）连接后，再进行绝缘模铸材料之现场模铸作业所完成之中压汇流排，本火山岩绝缘浇铸母线之使用条件：

海拔2000 m以下之屋内外场所。

环境适温：-45～65 ℃。

环境湿度：0～100%。

3.1.3 技术规格

绝缘耐压特性：最高50 kV/1 min。

部分放电特性：pC值≤20pC。

温升特性：在平均调温35 ℃、最高温40 ℃时，汇流排导体温升≤50 K。

防护等级特性：符合IEC 60529 IP68之规定。

机械强度特性：符合IEC 62262 IK10等级之规定。

3.1.4 应用范围

各类发电厂自发电机出口至升压站之间10 kV母线。

变电站10 kV 变压器至开关柜之间10 kV 母线，室外变电站露天敷设时优势更明显。

客户配电室10 kV开关柜至变压器之间10 kV母线、总配电室至分配电室之间10 kV母线。

3.2 1 kV火山岩绝缘浇铸母线主要技术指标认证

低压火山岩绝缘浇铸母线符合IEC 61439-6之规定。

体积小、安装容易，不会排放有毒气体。铜导体成分99.9%，导电率98%IACS以上。

压降值低、供电距离长、耐短路电流值高，20%过载2 h。

火山岩绝缘浇铸母线防护等级依据IEC 60529，达IP68，可长期浸泡水中、强腐蚀性环境（液体）中送电运转，且耐撞击达IK10最高等级。

具有防火特性，符合IEC 60331-21 950 ℃3 h。

防爆认证符合EN50028编号：EEx mⅡ。

利用火山岩无机矿物质等优良材质与少量树脂混合模铸而成，具有优良绝缘及散热特性。在平均周温35 ℃，日最高温40 ℃时，其汇流排温升低于55 K。

具低电磁干扰特性。

绝缘材料等级CLASS B 180 ℃。

火山岩绝缘浇铸母线优良实绩已超过40 年以上，且火山岩绝缘浇铸母线经公证试验机构耐老化试验可达60年以上仍可安全运转。

免维护保养。

火山岩绝缘浇铸母线具CE及UL认证。

3.2.1 低压1 kV火山岩绝缘浇铸母线简介

专为1 kV电力系统开发浇铸母线，具有安全与节省空间等特点，其设计采用绝缘材料对铜（铝）导体直接进行模铸密封，该绝缘材料为火山岩无机矿物质等优良材质与少量树脂模铸而成，具有良好的绝缘特性及耐机械强度性能、防潮、不易燃烧与具自熄性。

依据IEC 61439-1、IEC 61439-6、CNS 14286 等相关标准设计制造而成，它由下列元件组成：直线元件、弯头元件、几何形状元件、换相元件、伸缩元件、变容元件、具分接装置元件、盘接头元件。

分支箱：可分为固定式分电箱（tap-off box）及插入式分支箱（plug-in box）。

3.2.2 使用条件

海拔2000 m以下之屋内外场所。

环境适温：-45～65 ℃。

环境湿度：0～100%。

3.2.3 技术规格

绝缘耐压特性：对每相导体间可耐受AC 5 kV/1 min。

对每相导体间绝缘电阻值为≥DC 1 kV 2 GΩ。

温升特性：在平均调温35 ℃、最高温40 ℃时，Busway温升≤55 K。

防火特性：符合IEC 60331-21 950 ℃3 h 之规定。

防护等级特性：符合IEC 60529 IP68之规定。机械强度特性：符合IEC 60068-2-75 IK10 等级之规定。

接地特性：1 kV浇铸母线系统，采用内部接地导体，属于系统接地，其优点可以稳定对地电压及减少工安事故。

3.2.4 低压1 kV火山岩绝缘浇铸母线应用范围

适用于配电系统新建或改造（可免建配电室夹层）、城乡煤改电工程、高铁、地铁、高速公路（长距离公路隧道）、大型城市地下管网、电力主网隧道等交直流低压系统，可满足大电流长距离供电。且敷设简单、易分支，安全可靠，降低投资。

低线损和永久免维护所产生的效益，短期可收回浇铸母线投资。

适用于高污染、高腐蚀、高风险环境，如石化行业、冶炼行业、矿山、沿海高盐雾地区（海滨城市、港口）等，取代大电流低压电缆和母线，安全可靠。

直流火山岩绝缘浇铸母线适用于数据中心、结算中心、银行、大型商业中心、医院、科研机构、超高层建筑等对供电可靠性、低电磁干扰、供电可靠性和消防安全要求很高的特殊配电场所。对大负荷客户来讲，线损节约费用非常可观。

4 结束语

使用火山岩浇铸母线火山岩绝缘浇铸母线替代传统母线和大电流电缆，可降低配电投资，缩小配电室占地面积、减少配电室数量、降低运行维护费用、减少线损，提高供电可靠性，所产生的经济效益非常显著。